某矿用公路高陡边坡爆破技术

徐志宏

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;2.金属矿山安全与健康国家重点实验室;3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)



某矿用公路高陡边坡爆破技术

徐志宏1,2,3

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;2.金属矿山安全与健康国家重点实验室;3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

摘要某矿125 m水平台阶边缘属于高陡边坡一部分，台阶正下方是主要运矿公路。要求在保证爆破质量的基础上，严格控制台阶边缘的抛掷量，确保运矿公路的畅通。介绍了矿区的爆破环境现状，采用掏槽爆破的技术方案设计了爆破参数、地表爆破网络和爆破安全距离，并给出主要的爆破安全保障措施，取得了较好的爆破效果。

关键词高陡边坡掏槽爆破爆破参数爆破网络安全距离

随着露天开采的不断进行，某采区部分台阶境界逐渐到位[1]，致使采区工作面狭窄以及临近公路的爆破次数增加，给爆破设计提出了新的要求。

1爆破环境

爆破区域位于采区西源岭125 m水平，矿岩断层、节理以及裂隙比较发育，岩石为花岗闪长斑岩，普氏系数f=10～12，属于Ⅰ类岩石，难爆破[2]。爆区东边靠近破碎站，台阶边缘下部是采区主要运矿公路。此区域为采区主要矿脉，对爆破质量要求高；爆破要严格控制台阶边缘的抛掷量，确保下方运矿公路的畅通。爆破环境见图1。

2爆破参数设计

从能量分布均匀的观点来看，三角形布孔方式最理想。台阶爆破炮孔剖面见图2。

2.1底盘抵抗线

底盘抵抗线是影响露天矿爆破效果的重要参数，在满足岩石破碎条件、安全条件及装药条件的前提下按经验公式计算：

(1)

图2　台阶炮孔剖面

式中，B为钻孔中心至台阶坡顶线的安全距离，2.5 m；α为台阶坡度角，65°；H为台阶高度，15 m。

计算可得W1=9.5 m。

2.2孔网参数

根据类似爆破设计，孔网参数取孔距a=8 m，排距b=6 m。为确保运矿公路通畅，前排孔需减少装药量，为避免台阶边缘有大块根底，局部加密布置(图3)。

2.3单孔装药量

由于岩石的坚固性和地质构造的差异，炸药单耗的取值有所不同。根据矿山多年爆破经验，靠近台阶边缘第一排孔q1=0.57 kg/m3(减少抛掷量)，其余孔q2=1.04 kg/m3。临近台阶边缘的第一排孔单孔装药量Q1按以下公式计算：

Q1=aq1W1H.

(2)

计算可得Q1=650 kg。

炸药单耗具体值根据现场的底盘抵抗线以及清渣压渣具体情况，适当调整装药量。从第二排孔起，每个孔的装药量均按以下公式计算：

Q2=abq2HK，

(3)

式中，K为爆破时后排孔药量增加系数，取1.0。

计算可得Q2=750 kg。

2.4超深

h是指钻孔低于台阶平盘水平部分的深度，其主要作用是降低炸药中心位以便有利于克服台阶底部阻力。可按以下公式计算：

(4)

计算可得h=1.425～3.325 m，取2.5 m。

2.5填塞高度

填塞高度对深孔爆破爆炸能量的利用有很大的影响，过高或过低都会影响爆破效果，本次设计采用连续装药，根据填塞高度计算公式：

(5)

式中，H0为孔深，17.5 m；Q为单孔装药量,kg；A为炮孔线装药量，68 kg/m。

计算可得第一排孔填塞高度L1=7.94 m，其他孔填塞高度L2=6.47 m。

2.6爆破网络

首先起爆中间一排掏槽孔，形成一条槽沟状自由面，然后再起爆两侧各排钻孔。控制排用17，25，42 ms导爆管雷管延时，雁行列用65 ms导爆管雷管延时，临近台阶边缘的炮孔用100 ms导爆管雷管延时，延长起爆时间，减少碰撞的力度，为台阶边缘第一排孔创造充分的自由面，从而改变抛掷方向并减少侧后翻[3]。爆破网络见图3。

图3　爆破网络

3爆破危害控制

在工程爆破中，炸药爆炸的能量仅有一小部分能量做了有用功，大部分能量消耗在药包周围介质的破坏粉碎以及转化为不利于人类的有害效应，包括爆破地震、空气冲击波、爆破飞石、爆破毒气等[4]。因此，对于从事工程爆破设计、施工以及管理的人员来说，应设计科学合理的安全距离，相应划定爆破警戒线，从而减少爆破危害。根据爆破周边环境要求，主要控制爆破飞石危害。飞石安全距离可按以下公式计算[5]：

S=20n2kW，

(6)

式中，k为安全系数，1.1；n为爆破作用指数，松动爆破取0.75；W为最小抵抗线，7 m。

计算可得S=86.6 m，远小于爆破区域和工业场地安全距离(300 m)，符合设计要求。

4安全保障措施

(1)现场作业人员必须配戴好安全帽以及劳动保护用品。

(2)爆破现场需放置警戒旗，爆破器材必须轻拿轻放。

(3)爆破器材进入炮区前，清除爆区内带电物体。

(4)炸药车进出爆破区域，禁止碾压电缆、导爆管。

(5)起爆弹加工时，应用较大的石头捆压，防止掉进孔里。

(6)在炮区内避免交叉作业。

(7)采用橡胶桶隔离器隔离炸药和岩粉，提高堵塞质量，减少爆破飞石。

(8)响炮前，相关人员、设备需撤离，爆破警戒必须到位。

5爆破效果

从实际爆破效果看，爆堆的总体位移向中间掏槽孔位置靠拢，没有抛向临近公路的高陡边坡，爆堆形状规整，岩石块度均匀，没有产生根底，爆破达到预期效果。

6结语

临近公路的高陡边坡爆破设计关键是控制爆堆的整体移动方向。采用掏槽爆破技术方案，保证爆破质量的基础上，可以控制台阶边缘的抛掷量，确保运矿公路的畅通。临近公路的炮孔装药量、爆破网络设计是此方案成功与否的关键。

参考文献

[1]王华.数码电子雷管在露天深孔爆破中的应用试验[J].铜业工程，2011(4)：14-19.

[2]叶俊林，黄定华，张俊霞.地质学概论[M].北京：地质出版社，2005.

[3]陈星明，邓永康.逐孔起爆技术在黄山石灰石矿山中的应用[J].爆破，2009(3)：41-42.

[4]庙延钢，栾龙发.爆破工程与安全技术[M].北京：化学工业出版社,2007.

[5]于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京:冶金工业出版社,2004.

(收稿日期2015-09-03)

徐志宏(1968—)，男，高级工程师，243000，安徽省马鞍山市经济技术开发区西塘路666号。